[发明专利]一种提高水稻氮素利用率的分子育种方法

说明书

一种提高水稻氮素利用率的分子育种方法：以氮素利用率较低的籼型三系保持系赣香B作为轮回亲本，以携带氮素利用率QTL‑qTGW11的株系GY122作为供体进行杂交获得F1；F1继续与轮回亲本回交获得BC1F1；继续回交多代，得到BC4F1，回交过程中利用与氮素利用率QTL‑qTGW11紧密连锁的分子标记进行检测；BC4F2利用水培实验进行氮素利用率表型鉴定，并结合分子检测结果，挑选目标单株；继续自交2代，即育成氮素利用率显著提高的保持系赣香B。本发明利用分子标记辅助选择，能够快速的导入氮素利用率QTL，提高育种效率，为提高水稻的氮素利用率提供一种方法。

技术领域

本发明涉及水稻育种和分子遗传学技术领域，尤其涉及一种提高水稻氮素利用率的分子育种方法。

背景技术

水稻是世界重要粮食作物，也是我国最主要的粮食作物之一，约占粮食作物总面积的30%。关注水稻安全生产对于中国的可持续发展十分重要。氮是作物生长和发育所需的最重要的大量营养元素。氮肥的应用大大提高了水稻产量。随着农业和化工业的发展，水稻的施氮量迅速增长，但其氮素利用率随着氮肥用量的增长明显下降。过量施用氮肥直接后果是氮素利用率降低，造成巨大的能源浪费，而且导致了包括气候变化、土壤酸化及水体富营养化等一系列环境问题，甚至会导致水稻产量下降。

针对目前水稻品种氮素利用率低的情况，目前许多科学家都在开展水稻种质资源氮素利用率基础研究，从种质资源中定位和挖掘提高氮素利用率的有利基因，阐明氮素利用率的遗传机理，为培育高氮素利用率品种提供科学依据，对保障粮食和环境安全具有重大而深远的意义。

水稻氮素利用效率为数量遗传，目前已经报导了多个关于水稻氮素利用率的QTL位点。Tong等(2006)利用以特青为轮回亲本、Lemont为供体的染色体片段替代系在两个不同氮浓度处理条件下，确定了31个控制株高，单株穗数，叶绿素含量，茎干重和单株产量的QTL。Wang等(2009)利用以日本晴为供体亲本，9311为轮回亲本的125个片段置换系在正常施肥、低氮和低磷三个处理条件下，发现了26个与穗数和产量有关的位点。Liu等(2016)用157个SSR标记对187个品种在正常施氮和低氮条件下的株高和分蘖数进行了QTL计算，获得了8个QTL位点。另外，相关研究也报导了多个与水稻氮素吸收、运输和利用相关的基因，如OsAMT3(Gaur等, 2012)、qNGR9(Sun等, 2014)、OsNRT1.1B(Hu等, 2015)、TOND1(Zhang等,2015)、OsNR2(Gao等, 2019)、OsNPF6.1(Tang等, 2019)等。这些报导的QTL位点和基因部分可以应用于水稻分子育种过程中，为提高水稻的氮素利用率育种做出了相应的贡献。

东乡野生稻属多年生普通野生稻，发现于江西省东乡县，携带了诸多常规栽培稻不具有的优异基因资源。已有研究报道证实东乡野生稻中具有氮高效特性(Zhou等,2014)。对于利用东乡野生稻中的氮高效特性及相关基因来提高水稻氮素利用率的水稻育种，在当前市场上尚未有成熟的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种提高水稻氮素利用率的分子育种方法，通过分子标记辅助育种，将在赣香B/东乡野生稻重组自交系鉴定到的氮素利用率QTL-qTGW11导入到赣香B中，构建了含QTL-qTGW11的赣香B近等基因系，育成氮素利用率显著提高的保持系赣香B。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种提高水稻氮素利用率的分子育种方法，包括以下步骤：

(1) 以氮素利用率较低的籼型三系保持系赣香B作为轮回亲本，以携带氮素利用率QTL-qTGW11的株系GY122作为供体，进行杂交获得F1；